WO2021219163A1 - Stator unit for an electric machine, corresponding electric machine, and method for producing a star connection - Google Patents

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WO2021219163A1
WO2021219163A1 PCT/DE2021/100367 DE2021100367W WO2021219163A1 WO 2021219163 A1 WO2021219163 A1 WO 2021219163A1 DE 2021100367 W DE2021100367 W DE 2021100367W WO 2021219163 A1 WO2021219163 A1 WO 2021219163A1
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WO
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stator
stator unit
fixing device
connection
electrical machine
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PCT/DE2021/100367
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Andreas Ruppert
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • Stator unit for an electrical machine corresponding electrical machine and method for creating a star connection
  • the invention relates to a stator unit for an electrical machine, with a stator, concentrated windings arranged on the stator teeth of the stator, at least one interconnection ring and a carrier device carrying the at least one interconnection ring.
  • the invention further relates to a corresponding electrical machine with a rotor and a stator unit of this type, as well as a method for creating a star connection in a stator unit of this type.
  • Electrical machines are used in a wide variety of application areas. An example is the use of such electrical machines in motor vehicles in the form of electric hybrid vehicles and in purely electric vehicles.
  • the electrical machines can be designed as drive machines, for example as wheel hub motors.
  • An electrical machine usually has a stator and a rotor that interact magnetically. Different winding techniques are known for forming the coils for the stator. The so-called concentrated winding is used for a particularly dense and compact winding. In this winding technology, individual windings are provided on the individual stator teeth, which enables a very high packing density, the adjacent windings are extremely close to one another.
  • the document DE 102018 119831 A1 describes an electrical machine which has a stator unit with a stator, concentric windings arranged on the stator teeth of the stator, at least one interconnection ring and a carrier device carrying the at least one interconnection ring.
  • the assembly and the implementation of a corresponding stator star point are not discussed in this document.
  • stator unit with the features of claim 1
  • electrical machine with the features of claim 9
  • method electrical machine with the features of claim 10.
  • stator unit for an electrical machine, which comprises a stator, concentrated windings arranged on the stator teeth of the stator, at least one interconnection ring and a carrier device supporting the at least one interconnection ring, it is provided that the stator unit also has at least one fixing device for fixing Winding ends of the windings in a machine-fixed predetermined alignment, this direction having at least one axis-parallel component with respect to an axis of rotation of the electrical machine.
  • a downstream welding process can then be safely carried out during the assembly of the electrical machine. Due to the good accessibility of the winding ends forming the phase outputs, it is possible to implement different types of welding processes.
  • a laser welding process must often be used, which is expensive and time-consuming.
  • the measure according to the invention enables, for example, a resistance welding process to be used, which is cheaper, simpler and faster.
  • the corresponding electrical machine is in particular an electrical machine for a motor vehicle, preferably an electrical machine for the drive train of the motor vehicle.
  • the fixing device aligns the winding ends essentially parallel to the axis of rotation of the electrical machine.
  • This orientation is also defined within the stator unit - in other words, you can already see from the stator unit which orientation the axis of rotation will have.
  • the respective phase output can therefore be directed axially outward by the fixing device, which improves its accessibility, for example for a subsequent creation of a star point.
  • the phase outputs protrude axially and can accordingly be simply held and easily centered by external devices.
  • the fixing device is arranged on the carrier device.
  • the fixing device is attached to the carrier device, which is often also referred to as a switching ring carrier, directly or via an intermediate element, or is connected in one piece to the carrier device.
  • the carrier device is often itself ring-shaped and in this case is also referred to as a carrier ring. It is provided in particular that the fixing device is arranged on an outer circumference of the carrier device with respect to the axis of rotation. As a rule, a corresponding installation space is available there or can be provided there.
  • the fixing device has clip connection holders for clipping in the winding ends.
  • the fixation can be carried out particularly easily and quickly, because the present phase outputs can be clipped into the foldings of the fixation device.
  • the fixing device has resiliently designed arms which form the clip connection brackets.
  • the resilient arms are preferably arranged in a row.
  • fold lugs also called locking lugs
  • insertion bevels In this way, the winding ends can be easily inserted / threaded.
  • the fixing device is made of plastic.
  • the fixing device can be manufactured particularly easily and inexpensively from plastic.
  • the clip connection holders can be implemented particularly easily in this way.
  • stator unit is designed as a stator unit mentioned above.
  • Another aspect of the invention relates to a method for creating a star connection in an aforementioned stator unit or respectively. electrical machine .. It is provided that the phase outputs corresponding winding ends of the stator windings are inserted into the at least one fixing device and then welded to a star point of the star connection, in particular welded by resistance welding process.
  • the invention is explained by way of example with reference to the accompanying drawings using preferred exemplary embodiments, the features shown below being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination. Show it:
  • connection element and fixing device of the interconnection arrangement on a carrier device
  • Fig. 4 the details of Fig. 2 from a different perspective
  • Fig. 5 the fixation device in detail
  • FIG. 1 shows components of a stator unit 10 for an electrical machine, namely the components of a stator 12 of the electrical machine and components that are directly related to this stator 12.
  • the stator 12 has egg NEN annular stator carrier 14 and a plurality (here thirty-six) of stator teeth 16 arranged around an axis of rotation A, which are surrounded by corresponding windings 18 and are therefore not directly visible.
  • the windings 18 are concentrated windings, so that a concentrated winding structure results.
  • One of the stator teeth 16 is shown as an example in the sectional illustration of FIG.
  • FIG. 1 shows an interconnection arrangement 20 for the electrical connection of the stator 12 of the stator windings 18 arranged on the stator teeth 16 Support device 24 are held.
  • Each of the interconnection rings 22 is a type of ring-shaped busbar. At this point it should be noted that sometimes the entirety of these busbars is also referred to as an interconnection ring.
  • the interconnection arrangement 20 also has a connection terminal, of which only three connection elements 26 are shown here. These connection elements 26 are often also referred to as HV contacts.
  • FIG. 7 An important further detail of the interconnection arrangement 20 are fixing devices 28 for fixing the winding ends 30 of the windings 18 shown in FIG. 7, but which will only be discussed in connection with FIGS. 3 to 7.
  • twelve such fixing devices 28 are arranged on a radial outer circumference of the carrier device 24, distributed circumferentially with respect to the axis of rotation A.
  • Each of the fixing devices 28 is therefore assigned to a group of three teeth 16 or windings 18, because three successive stator teeth 16 each form a pair of poles.
  • the individual pole pairs for example three teeth 16, must be coupled / connected to one another. This electrical connection is formed via the winding ends 30 (shown explicitly in FIG. 6 and forming the phase output).
  • FIG. 2 shows details of the stator 12 and the corresponding interconnection arrangement of the stator unit 10 in a sectional view through one of the stator teeth 16.
  • an attachment of the stator carrier 14 carrying the stator teeth 16 can also be seen.
  • the corresponding windings 18 contact the Ver circuit rings 22 with their respective phase input windings 32 electrically.
  • one of the connection elements 26 is arranged on the other side of the carrier device 24.
  • FIG. 3 shows one of the connection elements 26 and the fixing device 28 of the interconnection arrangement 20 arranged in the vicinity of this connection element 26 on the carrier device 24 with the three interconnection rings 22.
  • the finger-shaped connection element 26 is connected to the carrier device 24 via a threaded bushing 34 and makes contact via its free end 36 with contacts 38 of the corresponding interconnection ring 22.
  • the fixing device 28 has clip connection holders 40 for clipping in the winding ends 30 on, which are formed by four in a row arranged and resilient arms 42.
  • FIG. 4 shows the details of FIG. 2 from a different perspective.
  • the winding ends 30 corresponding to the phase outputs are held on the stator 12 via folding elements 44.
  • One of the fixing devices 28 is also visible.
  • FIG. 5 shows the fixing device 28 in detail.
  • this has clip connection holders 40 for clipping in the winding ends 30, which are formed by arms 42 which are arranged in a row and are designed to be resilient. At their free ends, the arms 42 have latching or folding tabs 46, on the head side of which insertion bevels 48 are formed.
  • FIG. 6 shows one of the fixing devices 28 in its environment formed by the stator unit 10 during assembly before the assembly steps for creating a corresponding star point. Furthermore, the corresponding three windings 18 are shown, which form a corresponding pole pair and are to be connected via the star point.
  • FIG. 7 shows the same scene as FIG. 6, but after the first installation step for creating the corresponding star point of the star connection.
  • the winding ends 30 of the three windings 18 shown, corresponding to the phase outputs are fixed to the carrier device 24 via the shown fixing devices 28 in a machine-fixed alignment that is essentially axially parallel with respect to the axis of rotation A of the electrical machine.
  • a downstream welding process in which the star point is created, can then be carried out safely.
  • the guaranteed good accessibility of the windings 30 forming the phase outputs makes it possible to implement different types of welding processes.
  • the measure shown here allows, for example, a resistance welding process to be used, whereby the star point can be created inexpensively, simply and quickly.
  • stator unit 12 stator 14 stator carrier 16 stator tooth 18 winding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

The invention relates to a stator unit (10) for an electric machine, comprising a stator (12), concentric windings (18) arranged on stator teeth (16) of the stator (12), at least one connection ring (22), and a support device (24) which supports the at least one connection ring (22). The stator unit (10) has at least one fixing device (28) for fixing winding ends (30) of the windings (18) in a defined fixed orientation relative to the machine, said orientation having at least one component which is axially parallel to the rotational axis (A) of the electric machine. The invention additionally relates to a corresponding electric machine with a rotor and such a stator unit (10) and to a method for producing a star connection in such a stator unit (10).

Description

Statoreinheit für eine elektrische Maschine, entsprechende elektrische Maschi- ne und Verfahren zum Erstellen einer Sternverschaltunq Stator unit for an electrical machine, corresponding electrical machine and method for creating a star connection
Die Erfindung betrifft eine Statoreinheit für eine elektrische Maschine, mit einem Sta tor, an Statorzähnen des Stators angeordneten konzentrierten Wicklungen, mindes tens einem Verschaltungsring und einer den mindestens einen Verschaltungsring tra genden Trägereinrichtung. The invention relates to a stator unit for an electrical machine, with a stator, concentrated windings arranged on the stator teeth of the stator, at least one interconnection ring and a carrier device carrying the at least one interconnection ring.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende elektrische Maschine mit einem Rotor und einer derartigen Statoreinheit sowie ein Verfahren zum Erstellen einer Sternverschaltung bei einer derartigen Statoreinheit. The invention further relates to a corresponding electrical machine with a rotor and a stator unit of this type, as well as a method for creating a star connection in a stator unit of this type.
Elektrische Maschinen kommen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz. Als Beispiel ist der Einsatz solcher elektrischen Maschinen in Kraftfahrzeugen in Form elektrischer Hybridfahrzeuge sowie in rein elektrisch fahrenden Fahrzeugen zu nennen. Die elektrischen Maschinen können dabei als Antriebsmaschinen, bei spielsweise als Radnabenmotoren ausgebildet sein. Eine elektrische Maschine verfügt in der Regel über einen Stator und einen Rotor, die magnetisch interagieren. Für den Stator sind zur Bildung der Spulen unterschiedliche Wickeltechniken bekannt. Für eine besonders dichte und kompakte Wicklung wird die so genannte konzentrierte Wick lung verwendet. Bei dieser Wickeltechnik sind auf den einzelnen Statorzähnen einzel ne Wicklungen vorgesehen, was eine sehr hohe Packungsdichte ermöglicht, die be nachbarten Wicklungen liegen äußerst eng aneinander an. Electrical machines are used in a wide variety of application areas. An example is the use of such electrical machines in motor vehicles in the form of electric hybrid vehicles and in purely electric vehicles. The electrical machines can be designed as drive machines, for example as wheel hub motors. An electrical machine usually has a stator and a rotor that interact magnetically. Different winding techniques are known for forming the coils for the stator. The so-called concentrated winding is used for a particularly dense and compact winding. In this winding technology, individual windings are provided on the individual stator teeth, which enables a very high packing density, the adjacent windings are extremely close to one another.
Elektrische Maschinen mit konzentrierten Wicklungen besitzen eine unterschiedliche Anzahl an Statorzähnen. In der Regel bilden drei aufeinanderfolgende Statorzähne ein Polpaar. Für elektrische Maschinen mit konzentrierter Wicklungsanordnung und Sternverschaltung beim Stator müssen die einzelnen Polpaare, also beispielsweise drei Zähne, miteinander gekoppelt/verbunden werden. Die Realisierung und Zugäng lichkeit des entsprechenden Sternpunktes der Sternverschaltung wird oft durch den bei der elektrischen Maschine zur Verfügung stehenden Bauraum begrenzt. Bei bekannten elektrischen Maschinen mit konzentrierten Wicklungen gibt es unter schiedliche Möglichkeiten den Sternpunkt zu realisieren. Eine übliche Art und Weise ist es die Phasenausgänge auf den jeweiligen Statorzahn zu legen, dabei wird dieser in einen Kunststoffkörper gelegt oder geclipst. Der Sternpunkt kann erst gebildet wer den, wenn der die einzelne Statorzähne im Statorträger eingesetzt wurden. Dies ist jedoch montagetechnisch ungünstig, da die Zugänglichkeit ist stark begrenzt. Electrical machines with concentrated windings have different numbers of stator teeth. As a rule, three consecutive stator teeth form a pole pair. For electrical machines with a concentrated winding arrangement and star connection for the stator, the individual pole pairs, for example three teeth, must be coupled / connected to one another. The implementation and accessibility of the corresponding star point of the star connection is often limited by the space available for the electrical machine. In known electrical machines with concentrated windings, there are different ways of realizing the star point. A common way of doing this is to place the phase outputs on the respective stator tooth, this being placed or clipped into a plastic body. The star point can only be formed when the individual stator teeth have been used in the stator carrier. However, this is technically unfavorable in terms of assembly, since the accessibility is very limited.
Das Dokument DE 102018 119831 A1 beschreibt eine elektrische Maschine, die ei ne Statoreinheit mit einem Stator, an Statorzähnen des Stators angeordneten kon zentrierten Wicklungen, mindestens einem Verschaltungsring und einer den mindes tens einen Verschaltungsring tragenden Trägereinrichtung aufweist. Die Montage und die Realisierung eines entsprechenden Stator-Sternpunktes werden bei diesem Do kument nicht thematisiert. The document DE 102018 119831 A1 describes an electrical machine which has a stator unit with a stator, concentric windings arranged on the stator teeth of the stator, at least one interconnection ring and a carrier device carrying the at least one interconnection ring. The assembly and the implementation of a corresponding stator star point are not discussed in this document.
Es ist Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, durch die die Montage einer elektrischen Maschine, insbesondere im Zusammenhang mit der Realisierung eines entsprechenden Sternpunktes bei deren Stator, vereinfacht wird. It is the object of the invention to specify measures by which the assembly of an electrical machine, in particular in connection with the implementation of a corresponding star point in its stator, is simplified.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Statoreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des An spruchs 9 und ein Verfahren elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination ei nen Aspekt der Erfindung darstellen können. The object is achieved according to the invention by a stator unit with the features of claim 1, an electrical machine with the features of claim 9 and a method electrical machine with the features of claim 10. Preferred embodiments of the invention are in the dependent claims and the following description indicated, each of which can represent an aspect of the invention individually or in combination.
Bei der erfindungsgemäßen Statoreinheit für eine elektrische Maschine, die einen Sta tor, an Statorzähnen des Stators angeordneten konzentrierten Wicklungen, mindes tens einen Verschaltungsring und eine den mindestens einen Verschaltungsring tra gende Trägereinrichtung umfasst, ist vorgesehen, dass die Statoreinheit weiterhin mindestens eine Fixierungseinrichtung zur Fixierung von Wicklungsenden der Wick lungen in einer maschinenfest vorgegebenen Ausrichtung umfasst, wobei diese Aus richtung bezüglich einer Drehachse der elektrischen Maschine zumindest eine achs- parallele Komponente aufweist. Durch diese Maßnahme können entsprechende Pha senausgänge gezielt ausgerichtet werden, was deren Zugänglichkeit verbessert und so die Montage im Zusammenhang mit der Realisierung eines entsprechenden Stern punktes vereinfacht. In the stator unit according to the invention for an electrical machine, which comprises a stator, concentrated windings arranged on the stator teeth of the stator, at least one interconnection ring and a carrier device supporting the at least one interconnection ring, it is provided that the stator unit also has at least one fixing device for fixing Winding ends of the windings in a machine-fixed predetermined alignment, this direction having at least one axis-parallel component with respect to an axis of rotation of the electrical machine. Through this measure, appropriate phase outputs can be targeted, which improves their accessibility and This simplifies assembly in connection with the implementation of a corresponding star point.
Mittels der hier beschriebenen Maßnahme kann dann bei der Montage der elektri schen Maschine ein nachgeschalteter Schweißprozess sicher durchgeführt werden. Durch die gute Zugänglichkeit der die Phasenausgänge bildenden Wicklungsenden ist es möglich, unterschiedliche Arten von Schweißprozessen zu implementieren. Bei der Montage der bekannten elektrischen Maschinen muss oftmals ein Laserschweißpro zess genutzt werden, welcher teuer und aufwendig ist. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann beispielsweise ein Widerstandsschweißprozess eingesetzt werden, was kostengünstiger, einfacher und schneller ist. By means of the measure described here, a downstream welding process can then be safely carried out during the assembly of the electrical machine. Due to the good accessibility of the winding ends forming the phase outputs, it is possible to implement different types of welding processes. When assembling the known electrical machines, a laser welding process must often be used, which is expensive and time-consuming. The measure according to the invention enables, for example, a resistance welding process to be used, which is cheaper, simpler and faster.
Die entsprechende elektrische Maschine ist insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt eine elektrische Maschine für den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs. The corresponding electrical machine is in particular an electrical machine for a motor vehicle, preferably an electrical machine for the drive train of the motor vehicle.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fi xierungseinrichtung die Wicklungsenden im Wesentlichen parallel zur Drehachse der elektrischen Maschine ausrichtet. Diese Ausrichtung ist auch innerhalb der Statorein heit definiert - mit anderen Worten kann man bereits der Statoreinheit ansehen, wel che Ausrichtung die Rotationsachse haben wird. Durch die Fixierungseinrichtung kann also der jeweilige Phasenausgang axial nach außen gerichtet werden, was dessen Zugänglichkeit, zum Beispiel für ein anschließendes Erstellen eines Sternpunktes, verbessert. Die Phasenausgänge stehen axial hervor und können entsprechend von externen Vorrichtungen einfach gehalten und einfach zentriert werden. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the fixing device aligns the winding ends essentially parallel to the axis of rotation of the electrical machine. This orientation is also defined within the stator unit - in other words, you can already see from the stator unit which orientation the axis of rotation will have. The respective phase output can therefore be directed axially outward by the fixing device, which improves its accessibility, for example for a subsequent creation of a star point. The phase outputs protrude axially and can accordingly be simply held and easily centered by external devices.
Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Fixierungsein richtung an der Trägereinrichtung angeordnet. Die Fixierungseinrichtung wird an der Trägereinrichtung, die oft auch als Schaltringträger bezeichneten wird, direkt oder über ein Zwischenelement angebracht oder ist einstückig mit der Trägereinrichtung verbunden. Die Trägereinrichtung ist oftmals selbst ringförmig und wird in diesem Fall auch als Trägerring bezeichnet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Fixierungseinrichtung bezüglich der Drehachse an einem Außenumfang der Trägereinrichtung angeordnet ist. In der Regel ist dort ein entsprechender Bauraum vorhanden oder kann dort vorgesehen werden. According to a further preferred embodiment of the invention, the fixing device is arranged on the carrier device. The fixing device is attached to the carrier device, which is often also referred to as a switching ring carrier, directly or via an intermediate element, or is connected in one piece to the carrier device. The carrier device is often itself ring-shaped and in this case is also referred to as a carrier ring. It is provided in particular that the fixing device is arranged on an outer circumference of the carrier device with respect to the axis of rotation. As a rule, a corresponding installation space is available there or can be provided there.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fixierungseinrichtung Clipsverbindungshalterungen zum Einclipsen der Wick lungsenden aufweist. Auf diese Weise kann die Fixierung besonders einfach und schnell durchgeführt werden, denn die vorliegenden Phasenausgänge können in die Flalterungen der Fixierungseinrichtung eingeclipst werden. According to a further preferred embodiment of the invention it is provided that the fixing device has clip connection holders for clipping in the winding ends. In this way, the fixation can be carried out particularly easily and quickly, because the present phase outputs can be clipped into the foldings of the fixation device.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Fixierungseinrichtung federnd ausgebil dete Arme aufweist, die die Clipsverbindungshalterungen bilden. Bevorzugt sind die federnd ausgebildeten Arme dabei in einer Reihe angeordnet. It is provided in particular that the fixing device has resiliently designed arms which form the clip connection brackets. The resilient arms are preferably arranged in a row.
Im Zusammenhang mit den Clipsverbindungshalterungen ist vorgesehen, dass diese Flaltenasen (auch Rastnasen genannt) und/oder Einführschrägen aufweisen. Auf die se Weise können die Wicklungsenden einfach eingeführt/eingefädelt werden. In connection with the clip connection brackets, it is provided that these have fold lugs (also called locking lugs) and / or insertion bevels. In this way, the winding ends can be easily inserted / threaded.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fixierungseinrichtung aus Kunststoff ausgebildet ist. Aus Kunststoff lässt sich die Fixierungseinrichtung besonders einfach und kostengünstig hersteilen. Außerdem lassen sich so die Clipsverbindungshalterungen besonders einfach realisieren. According to yet another preferred embodiment of the invention, it is provided that the fixing device is made of plastic. The fixing device can be manufactured particularly easily and inexpensively from plastic. In addition, the clip connection holders can be implemented particularly easily in this way.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einem Rotor und einer einen Stator umfassenden Statoreinheit ist vorgesehen, dass diese Statoreinheit als vorste hend genannte Statoreinheit ausgestaltet ist. In the case of the electrical machine according to the invention with a rotor and a stator unit comprising a stator, it is provided that this stator unit is designed as a stator unit mentioned above.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Sternver schaltung bei einer vorstehend genannten Statoreinheit beziehungsweise. elektrischen Maschine.. Dabei ist vorgesehen, dass den Phasenausgängen entsprechende Wick lungsenden der Wicklungen des Stators in die mindestens eine Fixierungseinrichtung eingelegt werden und anschließend zu einem Sternpunkt der Sternverschaltung ver schweißt, insbesondere per Widerstandsschweißprozess verschweißt, werden. Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: Another aspect of the invention relates to a method for creating a star connection in an aforementioned stator unit or respectively. electrical machine .. It is provided that the phase outputs corresponding winding ends of the stator windings are inserted into the at least one fixing device and then welded to a star point of the star connection, in particular welded by resistance welding process. The invention is explained by way of example with reference to the accompanying drawings using preferred exemplary embodiments, the features shown below being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination. Show it:
Fig. 1 : Komponenten einer Statoreinheit für eine elektrische Maschine gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, 1: Components of a stator unit for an electrical machine according to a preferred embodiment of the invention,
Fig. 2: Details eines Stators und einer entsprechenden Verschaltungsanordnung der Statoreinheit in einer Schnittdarstellung, 2: Details of a stator and a corresponding interconnection arrangement of the stator unit in a sectional view,
Fig. 3: ein Anschlusselement und eine Fixierungseinrichtung der Verschaltungsanord nung an einer Trägereinrichtung, 3: a connection element and a fixing device of the interconnection arrangement on a carrier device,
Fig. 4: die Details der Fig. 2 aus einer anderen Perspektive, Fig. 4: the details of Fig. 2 from a different perspective,
Fig. 5: die Fixierungseinrichtung im Detail, Fig. 5: the fixation device in detail,
Fig. 6: die Fixierungseinrichtung in ihrem von der Statoreinheit gebildeten Umfeld und 6: the fixing device in its environment formed by the stator unit and
Fig. 7: die Fixierungseinrichtung in ihrem von der Statoreinheit gebildeten Umfeld mit eingelegten Wicklungsenden. 7: the fixing device in its environment formed by the stator unit with inserted winding ends.
Die Figur 1 zeigt Komponenten einer Statoreinheit 10 für eine elektrische Maschine, nämlich die Komponenten eines Stators 12 der elektrischen Maschine und Kompo nenten, die einen direkten Bezug zu diesem Stator 12 haben. Der Stator 12 weist ei nen ringförmigen Statorträger 14 und eine Vielzahl (hier sechsunddreißig) von um fänglich um eine Drehachse A angeordneten Statorzähnen 16 auf, die von entspre chenden Wicklungen 18 umgeben und daher nicht unmittelbar sichtbar sind. Die Wick lungen 18 sind konzentrierte Wicklungen, sodass sich ein konzentrierter Wicklungs aufbau ergibt. Exemplarisch ist einer der Statorzähne 16 in der Schnittdarstellung der Figur 2 dargestellt. Des Weiteren zeigt die Figur 1 eine Verschaltungsanordnung 20 zur elektrischen Ver schaltung des Stators 12 der an den Statorzähnen 16 angeordneten Statorwicklungen 18. Die Kontaktierungsanordnung 20 weist drei den einzelnen Phasen U, V, W zuge ordnete Verschaltungsringe 22 auf, die von einer als Kunststoffring ausgebildeten Trägereinrichtung 24 gehalten werden. Jeder der Verschaltungsringe 22 ist eine Art ringförmige Sammelschiene (engl.: Busbar). An dieser Stelle sei angemerkt, dass manchmal auch die Gesamtheit dieser Sammelschienen als Verschaltungsring be zeichnet wird. Die Verschaltungsanordnung 20 weist weiterhin ein Anschlussterminal auf, von dem hier nur drei Anschlusselemente 26 gezeigt sind. Diese Anschlussele mente 26 werden oftmals auch als HV-Kontaktierungen bezeichnet. FIG. 1 shows components of a stator unit 10 for an electrical machine, namely the components of a stator 12 of the electrical machine and components that are directly related to this stator 12. The stator 12 has egg NEN annular stator carrier 14 and a plurality (here thirty-six) of stator teeth 16 arranged around an axis of rotation A, which are surrounded by corresponding windings 18 and are therefore not directly visible. The windings 18 are concentrated windings, so that a concentrated winding structure results. One of the stator teeth 16 is shown as an example in the sectional illustration of FIG. Furthermore, FIG. 1 shows an interconnection arrangement 20 for the electrical connection of the stator 12 of the stator windings 18 arranged on the stator teeth 16 Support device 24 are held. Each of the interconnection rings 22 is a type of ring-shaped busbar. At this point it should be noted that sometimes the entirety of these busbars is also referred to as an interconnection ring. The interconnection arrangement 20 also has a connection terminal, of which only three connection elements 26 are shown here. These connection elements 26 are often also referred to as HV contacts.
Ein wichtiges weiteres Detail der Verschaltungsanordnung 20 sind Fixierungseinrich tungen 28 zur Fixierung von in Figur 7 gezeigten Wicklungsenden 30 der Wicklungen 18, auf die aber erst im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 7 eingegangen wird. Im Beispiel der Figur 1 sind zwölf solche Fixierungseinrichtungen 28 an einem radialen Außenumfang der Trägereinrichtung 24 bezüglich der Drehachse A umfänglich verteilt angeordnet. Jede der Fixierungseinrichtungen 28 ist also einer Gruppe von drei Zäh nen 16 beziehungsweise Wicklungen 18 zugeordnet, denn es bilden drei aufeinander folgende Statorzähne 16 je ein Polpaar. Für elektrische Maschinen mit konzentrierter Wicklungsanordnung und Sternverschaltung müssen die einzelnen Polpaare, also beispielsweise drei Zähne 16 miteinander gekoppelt/verbunden werden. Diese elektri sche Verbindung wird über die (in Figur 6 explizit gezeigten und den Phasenausgang bildenden) Wicklungsenden 30 gebildet. An important further detail of the interconnection arrangement 20 are fixing devices 28 for fixing the winding ends 30 of the windings 18 shown in FIG. 7, but which will only be discussed in connection with FIGS. 3 to 7. In the example in FIG. 1, twelve such fixing devices 28 are arranged on a radial outer circumference of the carrier device 24, distributed circumferentially with respect to the axis of rotation A. Each of the fixing devices 28 is therefore assigned to a group of three teeth 16 or windings 18, because three successive stator teeth 16 each form a pair of poles. For electrical machines with a concentrated winding arrangement and star connection, the individual pole pairs, for example three teeth 16, must be coupled / connected to one another. This electrical connection is formed via the winding ends 30 (shown explicitly in FIG. 6 and forming the phase output).
Die Figur 2 zeigt Details des Stators 12 und der entsprechenden Verschaltungsanord nung der Statoreinheit 10 in einer Schnittdarstellung durch einen der Statorzähne 16. Neben diesem Statorzahn 16 ist auch ein Ansatz des die Statorzähne 16 tragenden Statorträgers 14 erkennbar. Die entsprechenden Wicklungen 18 kontaktieren die Ver schaltungsringe 22 mit ihren einen jeweiligen Phaseneingang bildenden Wicklungsen den 32 elektrisch. Auf der anderen Seite der Trägereinrichtung 24 ist eines der An schlusselemente 26 angeordnet. FIG. 2 shows details of the stator 12 and the corresponding interconnection arrangement of the stator unit 10 in a sectional view through one of the stator teeth 16. In addition to this stator tooth 16, an attachment of the stator carrier 14 carrying the stator teeth 16 can also be seen. The corresponding windings 18 contact the Ver circuit rings 22 with their respective phase input windings 32 electrically. On the other side of the carrier device 24, one of the connection elements 26 is arranged.
Figur 3 zeigt eines der Anschlusselemente 26 und die in der Nähe dieses Anschlus selements 26 angeordnete Fixierungseinrichtung 28 der Verschaltungsanordnung 20 an der Trägereinrichtung 24 mit den drei Verschaltungsringen 22. Das fingerförmige Anschlusselement 26 ist über eine Gewindebuchse 34 mit der Trägereinrichtung 24 verbunden und kontaktiert über sein freies Ende 36 Kontakte 38 des entsprechenden Verschaltungsrings 22. Die Fixierungseinrichtung 28 weist Clipsverbindungshalterun gen 40 zum Einclipsen der Wicklungsenden 30 auf, die von vier in einer Reihe ange ordneten und federnd ausgebildeten Armen 42 gebildet werden. FIG. 3 shows one of the connection elements 26 and the fixing device 28 of the interconnection arrangement 20 arranged in the vicinity of this connection element 26 on the carrier device 24 with the three interconnection rings 22. The finger-shaped connection element 26 is connected to the carrier device 24 via a threaded bushing 34 and makes contact via its free end 36 with contacts 38 of the corresponding interconnection ring 22. The fixing device 28 has clip connection holders 40 for clipping in the winding ends 30 on, which are formed by four in a row arranged and resilient arms 42.
Die Figur 4 zeigt die Details der Figur 2 aus einer anderen Perspektive. Zum einen sieht man wie die Wicklungen 18 die Verschaltungsringe 22 mit ihren Phaseneingän ge bildenden Wicklungsenden 32 elektrisch kontaktieren. Zum anderen sieht man wie die den Phasenausgängen entsprechenden Wicklungsenden 30 über Flalteelemente 44 am Stator 12 gehalten werden. Auch eine der Fixierungseinrichtungen 28 ist sicht bar. FIG. 4 shows the details of FIG. 2 from a different perspective. On the one hand, you can see how the windings 18 electrically contact the interconnection rings 22 with their phase input ge forming winding ends 32. On the other hand, one can see how the winding ends 30 corresponding to the phase outputs are held on the stator 12 via folding elements 44. One of the fixing devices 28 is also visible.
Die Figur 5 zeigt die Fixierungseinrichtung 28 im Detail. Diese weist - wie bereits er wähnt - Clipsverbindungshalterungen 40 zum Einclipsen der Wicklungsenden 30 auf, die von in Reihe angeordneten und federnd ausgebildeten Armen 42 gebildet werden. Die Arme 42 weisen an ihren freien Enden Rast- beziehungsweise Flaltenasen 46 auf, an deren Kopfseite Einführschrägen 48 ausgebildet sind. FIG. 5 shows the fixing device 28 in detail. As already mentioned, this has clip connection holders 40 for clipping in the winding ends 30, which are formed by arms 42 which are arranged in a row and are designed to be resilient. At their free ends, the arms 42 have latching or folding tabs 46, on the head side of which insertion bevels 48 are formed.
Figur 6 zeigt eine der Fixierungseinrichtungen 28 in ihrem von der Statoreinheit 10 gebildeten Umfeld bei der Montage vor den Montageschritten zum Erstellen eines entsprechenden Sternpunkts. Weiterhin sind die entsprechenden drei Wicklungen 18 gezeigt, die ein entsprechendes Polpaar bilden und über den Sternpunkt verbunden werden sollen. FIG. 6 shows one of the fixing devices 28 in its environment formed by the stator unit 10 during assembly before the assembly steps for creating a corresponding star point. Furthermore, the corresponding three windings 18 are shown, which form a corresponding pole pair and are to be connected via the star point.
Figur 7 zeigt schließlich die gleiche Szene wie Figur 6, jedoch nach dem ersten Mon tageschritt zum Erstellen des entsprechenden Sternpunkts der Sternverschaltung. Bei diesem ersten Montageschritt sind die den Phasenausgängen entsprechenden Wick lungsenden 30 der drei gezeigten Wicklungen 18 über die gezeigte Fixierungseinrich tungen 28 an der Trägereinrichtung 24 in einer maschinenfest vorgegebenen Ausrich tung fixiert, die bezüglich der Drehachse A der elektrischen Maschine im Wesentli chen achsparallel ist. Mittels der hier beschriebenen Maßnahme kann dann ein nachgeschalteter Schweiß prozess, bei dem der Sternpunkt entsteht, sicher durchgeführt werden. Durch die so gewährleistete gute Zugänglichkeit der die Phasenausgänge bildenden Wicklungsen den 30 ist es möglich, unterschiedliche Arten von Schweißprozessen zu implementie ren. Durch die hier gezeigte Maßnahme kann beispielsweise ein Widerstands schweißprozess eingesetzt werden, wodurch der Sternpunkt kostengünstig, einfach und schnell erstellbar ist. Finally, FIG. 7 shows the same scene as FIG. 6, but after the first installation step for creating the corresponding star point of the star connection. In this first assembly step, the winding ends 30 of the three windings 18 shown, corresponding to the phase outputs, are fixed to the carrier device 24 via the shown fixing devices 28 in a machine-fixed alignment that is essentially axially parallel with respect to the axis of rotation A of the electrical machine. By means of the measure described here, a downstream welding process, in which the star point is created, can then be carried out safely. The guaranteed good accessibility of the windings 30 forming the phase outputs makes it possible to implement different types of welding processes. The measure shown here allows, for example, a resistance welding process to be used, whereby the star point can be created inexpensively, simply and quickly.
Bezuqszeichenliste Reference list
10 Statoreinheit 12 Stator 14 Statorträger 16 Statorzahn 18 Wicklung 10 stator unit 12 stator 14 stator carrier 16 stator tooth 18 winding
20 Kontaktierungsanordnung 22 Verschaltungsring 24 Trägereinrichtung 26 Anschlusselement 28 Fixierungseinrichtung 30 Wicklungsende 32 Wicklungsende 34 Gewindebuchse 36 freies Ende (Anschlusselement) 38 Kontakt (Verschaltungsring) 20 Contact arrangement 22 Interconnection ring 24 Carrier device 26 Connection element 28 Fixation device 30 Winding end 32 Winding end 34 Threaded bushing 36 Free end (connection element) 38 Contact (interconnection ring)
40 Clipsverbindungshalterung 42 Arm 44 Halteelement 46 Haltenase 40 clip connection bracket 42 arm 44 retaining element 46 retaining lug
48 Einführschräge 48 lead-in chamfer
A Drehachse A axis of rotation

Claims

Patentansprüche Claims
1. Statoreinheit (10) für eine elektrische Maschine, mit einem Stator (12), an Statorzähnen (16) des Stators (12) angeordneten konzentrierten Wicklungen (18), mindestens einem Verschaltungsring (22) und einer den mindestens einen Verschal tungsring (22) tragenden Trägereinrichtung (24), gekennzeichnet durch mindestens eine Fixierungseinrichtung (28) zur Fixierung von Wicklungsenden (30) der Wicklungen (18) in einer maschinenfest vorgegebenen Ausrichtung, die bezüglich einer Drehachse (A) der elektrischen Maschine zumindest eine achsparallele Kompo nente aufweist. 1. Stator unit (10) for an electrical machine, with a stator (12), concentrated windings (18) arranged on stator teeth (16) of the stator (12), at least one connection ring (22) and one of the at least one connection ring (22) ) carrying carrier device (24), characterized by at least one fixing device (28) for fixing winding ends (30) of the windings (18) in a machine-fixed predetermined alignment which has at least one axially parallel component with respect to an axis of rotation (A) of the electrical machine.
2. Statoreinheit gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fixie rungseinrichtung (28) die Wicklungsenden (30) im Wesentlichen achsparallel zur Drehachse (A) der elektrischen Maschine ausrichtet. 2. Stator unit according to claim 1, characterized in that the fixing device (28) aligns the winding ends (30) essentially axially parallel to the axis of rotation (A) of the electrical machine.
3. Statoreinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fi xierungseinrichtung (28) an der Trägereinrichtung (24) angeordnet ist. 3. stator unit according to claim 1 or 2, characterized in that the Fi xierungseinrichtung (28) is arranged on the carrier device (24).
4. Statoreinheit gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixie rungseinrichtung (28) bezüglich der Drehachse (A) an einem radialen Außenumfang der Trägereinrichtung (24) angeordnet ist. 4. Stator unit according to claim 3, characterized in that the fixing device (28) is arranged with respect to the axis of rotation (A) on a radial outer circumference of the carrier device (24).
5. Statoreinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungseinrichtung (28) Clipsverbindungshalterungen (40) zum Einclipsen der Wicklungsenden (30) aufweist. 5. Stator unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fixing device (28) has clip connection holders (40) for clipping in the winding ends (30).
6. Statoreinheit gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixie rungseinrichtung (28) federnd ausgebildete Arme (42) aufweist, die die Clipsverbin dungshalterungen (40) bilden. 6. Stator unit according to claim 5, characterized in that the Fixie approximately device (28) has resilient arms (42) which form the clip connection brackets (40).
7. Statoreinheit gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Clipsverbindungshalterungen (40) Flaltenasen (46) und/oder Einführschrägen (48) aufweisen. 7. Stator unit according to claim 5 or 6, characterized in that the clip connection brackets (40) have fold lugs (46) and / or insertion bevels (48).
8. Statoreinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungseinrichtung (28) aus Kunststoff ausgebildet ist. 8. Stator unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fixing device (28) is made of plastic.
9. Elektrische Maschine, insbesondere eine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rotor und einer einen Stator (12) umfassenden Statoreinheit (10) gemäß einem der Ansprü che 1 bis 8. 9. Electrical machine, in particular one for a motor vehicle, with a rotor and a stator unit (10) comprising a stator (12) according to one of claims 1 to 8.
10. Verfahren zum Erstellen einer Sternverschaltung bei einer Statoreinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Phasenausgängen entsprechende Wick lungsenden (30) der Wicklungen (18) des Stators (12) in die mindestens eine Fixie rungseinrichtung (28) eingelegt werden und anschließend zu einem Sternpunkt der Sternverschaltung verschweißt, insbesondere per Widerstandsschweißprozess ver schweißt, werden. 10. A method for creating a star connection in a stator unit (10) according to any one of claims 1 to 8, wherein phase outputs corresponding winding ends (30) of the windings (18) of the stator (12) are inserted into the at least one fixing device (28) and then welded to a star point of the star connection, in particular welded using a resistance welding process.
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